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Calorimetry of a Quantum Phase Slip

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Datum

2022

Autor:innen

Gümüs, Efe
Majidi, Danial
Nikolić, Danilo
Raif, Patrick
Karimi, Bayan
Peltonen, Joonas T.
Scheer, Elke
Pekola, Jukka P.
Courtois, Hervé
Belzig, Wolfgang

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In a Josephson junction, which is the central element in superconducting quantum technology, irreversibility arises from abrupt slips of the gauge-invariant quantum phase difference across the contact. A quantum phase slip (QPS) is often visualized as the tunneling of a flux quantum in the transverse direction to the superconducting weak link, which produces dissipation. In this work, we detect the instantaneous heat release caused by a QPS in a Josephson junction using time-resolved electron thermometry on a nanocalorimeter, signaled by an abrupt increase of the local electronic temperature in the weak link and subsequent relaxation back to equilibrium. Beyond providing a cornerstone in experimental quantum thermodynamics in form of observation of heat in an elementary quantum process, this result sets the ground for experimentally addressing the ubiquity of dissipation, including that in superconducting quantum sensors and qubits.

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Fachgebiet (DDC)
530 Physik

Schlagwörter

Quantum phase slip, Josephson junctions, superconductivity, electronic temperature

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VersionDatumZusammenfassung
2023-01-10 08:41:55
Veröffentlichung am 05.01.2023
1*
2022-12-16 14:06:55
* Ausgewählte Version